DE3346142C1

DE3346142C1 - Verfahren zum schmelzflüssigen Überziehen von Metallbändern, Rohren, Drähten oder dgl. mit einer lötfähigen Schicht aus Zinn oder Zinn-Blei-Legierungen und Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE3346142C1
Application number: DE3346142A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 4543 Lienen Heck
Original assignee: FRIEDRICH HECK GmbH
Current assignee: FRIEDRICH HECK GmbH
Priority date: 1983-12-21
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1985-08-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schmelzflüssigen Überziehen von Metallbändern, Rohren, Drähten oder dgl. mit einer lötfähigen Schicht aus Zinn oder Zinn-Blei-Legierungen, bei dem die zu beschichtenden Metallteile berührend an einer porösen, schmelzflüssiges Lotmetall speichernden Vorrichtung vorbeigezogen werden, sowie Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Aus der DE-AS 13 00 761 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem elektrische Leiterplatten mit einer Plattenaufnahme streifend bzw. berührend unter Lothaitekörpern vorbeigeführt werden. Diese Lothaltekörper aus Drahtgewebe in Walzenform sind dabei in der Unterseite eines beheizbaren Lotmetallbades eingesetzt und stehen jeweils durch Kanäle mit dem Lotbad in Verbindung. Mit einer entsprechenden Vorrichtung lassen sich nach diesem Verfahren auf den Leiterplatten in einem einzigen Arbeitsgang angeblich Schichtd.nken

ίο des Lotüberzuges bis etwa 80 um erzielen. Allerdings lassen diese Schichten sich immer nur einseitig auf der Oberseite der Leiterplatte aufbringen. Das schmelzflüssige Lotmetall wird in den porösen Lothaltekörpern aufgrund der Molekularkräfte gespeichert, so daß es nicht abtropft Beim Vorbeiführen der Leiterplatten wird aufgrund der Adhäsionskräfte jedoch schmelzflüssiges Lotmetall abgestreift und sozusagen über die Oberfläche der Platte »gewischt«. Das »abgewischte« Lotmetall wird aufgrund der Molekularkräfte, insbesondere aber von Kapillarkräften, aus dem Lotmetall durch die Verbindungskanäle »nachgesaugt«.

Zwar kann die Schichtstärke des Lotes auf der am Lotmetallträger berührend vorbeigeführten Leiterplatte durch die Vorbeiführgeschwindigkeit der Leiterplatte bzw. seine Aufnahme beeinflußt werden, die Art des Lotmetallträgers und der Querschnitt der Verbindungskanäle zum Lotmetall gtben jedoch bereits einen maximalen Lotmetallzufluß vor, so daß sich Schichtstärken nachträglich durch die Vorbeiführgeschwindigkeit der Platten nur unzureichend beeinflussen lassen. Eine solche Beeinflußbarkeit ist aber insbesondere dann notwendig, wenn Schichtstärken in der Größenordnung von 5—15 μπι in einheitlicher Stärke aufgebracht werden sollen. Außerdem ist mit dem bekannten Verfahren nur eine einseitige Beschichtung Platten- oder Bandmaterial möglich.

In der DE-PS 30 47 671 wird ein poröser Abstreifer beschrieben, der die Aufgabe hat, flüssige Lotmetallfilme, die durch Eintauchen von beispielsweise Lötleisten in ein schmelzflüssiges Lotmetalibad entstehen, und die in der Regel für die vorgesehene Verwendung viel zu dick sind, auf eine gewünschte Stärke »abzusaugen«. Getauchte Teile haben nicht nur sehr dicke »Tauchschichten«, sondern auch sehr ungleichmäßige Schichtdicken. Hinterschneidungen, Bohrungen, Lötlöcher füllen sich beim Tauchen mit Lotmetall, so daß an diesen Stellen sehr viel flüssiges Lotmetall abzusaugen ist. Der Abstreifer hat also hier die Aufgabe einer »Löschblattfunktion«. Wird viel Lot angeschleppt, saugt er viel ab, wird wenig angeschleppt, saugt er wenig ab. Kommt möglicherweise eine Stelle mit weniger Lot als eingestellt ist, gibt er sogar an die betreffende Stelle Lot zurück. Der Transport von Lot ist dabei wesentlich von kapillaren Kräften bestimmt Es ist bei einer solchen unterschiedlichen Zufuhrmenge naturgemäß auch nicht gleichmäßig im Abstreifer. Der Abstreifer kann folglich nur dosiert transportieren, wenn er auch dosiert beliefert wird. Dies ist aber in der Regel nicht der Fall.

Bei einem in der DE-OS 24 13 326 beschriebenen Verfahren werden mit einer entsprechenden Vorrichtung Teile verzinnt und abgestreift. Das Verzinnen erfolgt dabei durch Eintauchen, wie etwa beim Tauchverfahren. Beim Herausnehmen der getauchten Teile, etwa Lötfahnen, aus dem Vorrichtungsschlitz wird ein Oberschuß an Lotmetall wieder abgezogen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem Lotmetallschichten in der Stärke von 5—15 μπι in ein-

heitlich einstellbarer Schichtstärke auf endlos zugeführten Band-, Rohr- oder Drahtmaterial sowohl einseitig als auch beidseitig aufgebracht werden können.

Gelöst wird diese Erfindungsaufgabe mit einem Verfahren mit sämtlichen Merkmalen des Anspruches 1.

Im Unterschied zu den bekannten Verfahren wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur immer die notwendige (zu verbrauchende) Lotmetallmenge aufgetragen, so daß ein Wiederabziehep. evtl. zu viel aufgetragener Lotmetallmengen entfällt Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Lotmetallmenge definiert (dosiert) aufgetragen, die z. B. ein zu verzinnendes Band am Ende der Behandlung tragen soll. Das Auftragen der verlangten Schichtdicke mit einfach steuerbaren Mitteln bietet daher dem Fachrnann den Vorteil größerer Sicherheit insbesondere bei den zu erzielenden Schichtdicken von 5—15 μητ.

Nach einer bevorzugten Ausführungsart werden die zu überziehenden Bänder oder dgl. ganz oder teilweise durch den Lotmetallträger hindurchgezogen. Dazu kann der Lotmetallträger mit einem abschirmenden, aus vom Lotmetall nicht lösbarem, wärmeleitendem Material bestehenden Aufnahme teilweise in ein LotmetallbaJ eingesenkt und über das Bad beheizt werden.

Vorzugsweise ist ein solcher Lotmetallträger aus nicht vom Lotmetall lösbarem Drahtgewebe seitlich geschlitzt

Als bevorzugte Dosierungsvorrichtung werden erfindungsgemäß eine oder mehrere Drähte auf Rollen endlos durch das Lotmetallbad gezogen. Das vom Draht mitgeschleppte Lotmetall wird von dem Lotmetallträger durch eine entsprechende Vorrichtung abgestreift, so daß ständig Lotmetall kontinuierlich pro Zeiteinheit dosiert und über die Geschwindigkeit des Drahtes gesteuert und zusätzlich kontrolliert dem Lotmetallträger zugeführt wird. Zur Kontrolle der notwendigen zu dosierenden Lotmetallmenge ist an dem oder den Drähten zusätzlich ein weiterer Abstreifer vorgesehen. Bei umgekehrter Laufrichtung des oder der Drähte wird an diesem Abstreifer das jeweils mitgeschleppte Lotmetall abgestreift un-l über eine Auffangschale ermittelt, um dann anhand der gemessenen Menge und der überprüften Schichtdicke die Geschwindigkeit des vorbeizuführenden Bandes und/oder des angetriebenen Drahtes zu steuern.

Anhand eines schematisch abgebildeten Ausführungsbeispie'ss werden das erfindung-gemäße Verfahren und Vorrichtungen zu seiner Durchführung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung durch eine Vorrichtung zum vollständigen oder teilweisen Überziehen von Bändern mit Lotmetall in einem Längsschnitt und

F i g. 2 ein? zu F i g. 1 senkrechte Querschnittsdarstellung.

In das schmelzflüssige Lotmetallbad ist von oben eine gegenüber dem Bad abschirmende, wärmeleitende Aufnahme für den insgesamt mit der Ziffer 2 bezeichneten Lotmetallträger teilweise eingetaucht, so daß ihr Rand 41 nach oben aus dem Badspiegel 51 herausragt. Aus dem Bad 5 wird dabei über den abschirmenden Aufnahmeträger 4 dem Lotmetallträger 2 ständig Wärme zugeführt.

Der Lotmetallträger besteht aus einem oberen etwa L-förmigen Block 21 und einem unteren im Querschnitt etwa rechteckigen Block 22, die sich berühren. Zwischen beiden Blöcken ist ein Spalt .3 gebildet, der in seiner Höhe auf das durchzuziehende Metallband 1 bzw. den zu beschichtenden Abschnitt la so abgestimmt ist. daß die Spaltoberflächen den Bandabschnitt la berühren. Der Lotmetallträger 2 besteht aus einem aufgrund von Molekularkräften speichernden Material, beispielsweise einem Diahtgewebe in einer Maschenweite von 0,01 mm und einer Drahtstärke von 0,1 —0,2 mm.

Dem mit schmelzflüssigem Lotmetall in der Art eines Schwammes gefüllten Lotmetallträger 2 wird vorzugsweise kontinuierlich in der Menge der durch das Band 1 abgezogenen Lotmetallschicht schmelzflüssiges Lotmetall aus dem Bad 5 zudosiert. Eine entsprechende Dosiervorrichtung 6 besteht aus einem oder mehrere auf den Rollen 61 und 63 umlaufend durch das Bad 5 geführten Drähten 74. Ober die mit dem Antrieb 62 bewegte obere Rolle 61 wird der Draht in Pfeilrichtung bewegt. Er schleppt aus dem Bad sehr genau zu definierende Lotmetallmengen mit Diese Lotmetallmengen werden kontinuierlich zum Teil direkt vom Lotmetallträger und restlos durch den Abstreifer 65 aus geeignetem, nicht mit dem Lotmetall benetzbarem Material von oben auf den Lotmetallträger, also dem oberen Block 21, zugeführt. Über die einstellbare Geschwindigkeit des Drahtes 64 ist die zudosierte Lotmetallmen£,. steuerbar. Diese breitet sich in den Blöcken 21 und 22 aufgrund der porösen »Schwammeigenschaft« rasch aus und wird damit an den Oberflächen des Spaltes 3 gleichmäßig zur Verfügung gestellt.

Über d;-3 gegebenenfalls in einer Schichtstärke von 0,5—0,b μπι vorverzinnte und vorgewärmte Band 1 wird mit seinem Abschnitt la das Lotmetall in einer zu steuernden Schichtdicke aus dem Lotmetallträger 2 abgezogen.

Von Zeit zu Zeit erfolgen Kontrollmessungen der mit der Dosiervorrichtung mitgeschleppten Lotmetallmenge entweder vor oder nach einer vollendeten Verzinnung. Dazu wird der Dosierdraht in umgekehrter Richtung — also gegen die dargestellte Pfeilrichtung —, bewegt, etwa durch entsprechende Umschaltung des Antriebes bei gleicher Geschwindigkeit. Der Dosierdraht transportiert dann Lotmetall zu dem zweiten Abstreifer 66. Das dort vollständig abgestreifte Lotmetall tropft in die darunter an geeigneter Stelle aufgestellte Auffangschale 67. Über den Vergleich der aufgenommenen Menge mit der für die vorherbestimmte Schichtstärke berechneten notwendigen Lotmetallmenge kann entsprechend die zugeführte Lotmetallmenge gesteuert bzw. korrigiert oder die Transportgeschwtndigkeit des · zu verzinnenden Bandes oder dgl. gesteuert werden.

Der zur Dosierung verwendete umlaufende Draht kann sowohl berührungslos durch den Abstreifer als auch außen am Abstreifer berührend vorbeigeführt werden.

Durch die Steuerbafkeit der dosiert kontinuierlich zuzuführenden Lotmetallmenge und/oder die Steuerung der Geschwindigkeit des durch den Lotmetaliträger durchzuziehenden Bandes, Rohres oder dgl. ist es nach der vorangegangenen Kontrollabstimmung möglich, die aufzutragende Schichtdicke sehr gleichmäßig über einen langen Zeitraum während des Arbeitsverfahrens aufrechtzuerhalten.

Die kontinuierliche Dosierung des Lotmetalles kann auch mit anderen Vorrichtungen erreicht werden, wobei es jedoch darauf ankommt, einen Dosierungsträger zu verwenden, der rasch zu erwärmen ist und bei dem ein rascher Wärmeabfluß verhindert wird, um das Erkalten des Lotmetalles zu verhindern.

Bei dem erfindungs^emäßen Verfahren wird im Lotmetallträger ein ständiges Gleichgewicht zwischen der zudosierten Lotmetallmenge und der über das zu über-

ziehende Metallteil abgezogenen Menge erreicht, so daß es zu keiner Überschußmenge im Lotmetallträger kommt. Je nach Ausbildung des Lotmetallträgcrs ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl die einseitige als auch die zweiseitige ganze oder teilweise Beschichtung von Bändern, Drähten oder dgl. möglich.

Die Verwendung einer Schutzgasatmosphäre zur Verhinderung von Oxydationen bei entsprechender Abdeckung der Vorrichtungen gegen Wärmeverluste ist zweckmäßig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

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JO

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum schmelzflüssigen Oberziehen von Metallbändern, Rohren, Drähte.-, oder dgl. mit einer lötfähigen Schicht aus Zinn oder Zinn-Blei-Legierungen, bei dem die zu beschichtenden Metallteile berührend an einer porösen, schmelzflüssiges Lotmetall speichernden Vorrichtung vorbeigezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der speichernden Vorrichtung (2) die schmelzflüssige Lotmetallmenge in Abhängigkeit von der vorherbestimmten, aufzutragenden Schichtdicke pro Zeiteinheit dosiert zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (1) oder dgL ganz oder teilweise durch den Lotmetallträger (2) hindurchgezogen werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lotmetallträger (2) mit einem abschirmenden, aus vom Lotmetall nicht lösbarem, wärmeleitenden Material bestehenden Aufnahme (4) teilweise in einem Lotmetallbad (5) eingesenkt und über das Band beheizt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dosiervorrichtung (6), bestehend aus einem umlaufend durch das Lotmetallband (5) geführten Draht (64) und einer oberhalb des Lotmetallträgers (2) angeordneten Abstreifvorrichtung (65) an diesem Draht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung vines Lutmetallträgers (2) aus nicht vom Lotmetall lösbarem Drahtgewebe oder dgl. als speichernde Vorrichtung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (64) dieser Dosiervorrichtung (6) auf zwei Rollen (61, 63) geführt ist, von denen eine (61) gesteuert angetrieben ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich neben dem Lotmetallträger (2) eine weitere Abstreifvorrichtung (66) am Draht (64) vorgesehen ist, unter der eine Auffangmeßschale (67) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —3, gekennzeichnet durch einen seitlich geschlitzten Lotmetallträger (21,22), wobei die Höhe des Spaltes (3) auf die Dicke des zu beschichtenden Bleches (2) oder dgl. abgestimmt ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lotmetallträger (2) aus einem oberen etwa L-förmigen Block (21) und einem unteren etwa rechteckigen Block (22) besteht, zwischen denen ein Spalt (3) gebildet ist.